Удары птицами или другими «мягкими» объектами могут вывести из строя двигатель самолёта, поэтому многие авиационные силовые установки проходят специальные испытания. При этом реальных птиц заменяют Синтетиxческим баллистическим гелем – прозрачным искусственным «мягким телом», близким по плотности и поведению к тушке птицы. Такой гель обеспечивает повторяемые и безопасные тесты: в отличие от непредсказуемых и грязных вариантов с живыми птицами, гелевые снаряды позволяют точно контролировать массу и концентрацию ингредиентов. По данным NASA, при сертификационных испытаниях обычно используют настоящие тушки, но на предварительных этапах баллистический гель часто служит отличной заменой. В частности, методика Wilbeck (1982) рекомендовала смесь пищевого желатина с фенольными микрошариками – такой «гель-полимер» сохраняет форму и при ударе создаёт нагрузки, близкие к реальным ударам птиц. Главные преимущества использования геля – воспроизводимость результатов и гигиеничность: ведь два одинаковых птиц не дадут идентичного удара, а синтетический гелевый снаряд всегда можно повторить.
Плотность и состав. Специальные формулы геля дают плотность около 0,8–0,85 г/см³, что близко к плотности мяса птицы. Менее плотные смеси расплющиваются при ударе, что приводит к потере реализма. Поэтому в экспериментах часто используют более плотный гель, который лучше держит форму и даёт стабильные результаты В лаборатории Политехники Милана отмечают, что правильный гель «удерживает форму самостоятельно без резервуара» и обладает стандартизированной подготовкой.
Моделирование «птиц» и других масс. Помимо простых гелевых шаров, создаются более сложные суррогаты. Например, авторы патента Rolls-Royce/GE описывают искусственную «птицу» в виде куска открыто-пористого пенопласта, пропитанного гелем. Такая конструкция имитирует скелет птицы и одновременно делает снаряд не упругим (он не отскакивает при ударе) – то, чего чистому гелю часто не хватает. В целом современные подходы к моделированию ударов предполагают сочетание гелевой фазы (обеспечивает вязкость, похожую на плоть птицы) и твёрдого каркаса (для стабильности формы).
Типичные испытания. Гелевые «птицы» ускоряют специальной пушкой («Chicken gun») с замером скорости камеры и датчиками нагрузки. Полученные данные в сравнении с реальными ударами птиц позволяют верифицировать модели и конструкции. Например, в испытаниях прочности фанерных пластин было показано, что гелевые снаряды вызывают большее повреждение, чем куски льда или стальные шары той же массы. Это подтверждает, что гель хорошо симулирует энергию удара биологической массы: согласно NASA, при тестах на кокпиты и обтекатели самолётов выбитый гелевый «снаряд» создаёт более высокие пики нагрузки, чем другие аналоги.
Опыт испытательных центров. Аналогичные методы применяются в военных и гражданских НИЦ. В Канаде Национальный исследовательский совет (NRC) с 1960-х проводит испытания ударов птиц на структуру и двигатели, стреляя одновременно реальными и синтетическими «птицами» из геля. В Турции TAI (Turkish Aerospace) построил стенд для авиационных испытаний, где по авиационным деталям пулят гелевыми макетами птиц разной массы. На фото ниже показана такая пневматическая установка: красная пушка разгоняет «гелеобразные птицы» в камеру удара для тестирования на прочность. Эти данные помогают разрабатывать и сертифицировать компоненты самолётов (учебных и истребительных) прямо на месте, без поездки за границу.
Пневматическая установка для испытания ударов птицами (пушка chicken gun) на стенде TAI: по конструкции выстреливает «гелеобразными птицами» заданной массы в цель. Тексты TAI указывают, что «молды птиц» из геля различных размеров и весов запускаются в цель для оценки повреждений
Испытания двигателей. Хотя точные отчёты производителей (Rolls-Royce, Pratt & Whitney, GE) по применению геля редко публикуются, известно, что ведущие разработчики и подрядчики проводят подобные испытания. К примеру, американская компания Trilion (NIAR) испытывает авиационные двигатели (в том числе для GE, Pratt & Whitney и Honeywell) с высокоскоростными камерами. Она отмечает: «Для проверки эффектов проглатывания птиц используются пули – например, кур (до пяти одновременно) или баллистический гель – и даже дроны. Съёмка высокоскоростными камерами позволяет видеть траекторию и деформацию гелевых снарядов при ударе лопастей, что важно для анализа и сравнения с численными моделями.
Высокоскоростная камера PHANTOM V2511
Результаты и выводы. Из исследований известно, что жёсткость и вязкость геля напрямую влияют на характер удара. Слишком «водянистые» смеси (низкая концентрация желатина) дают больший разброс результатов – гелевая модель растягивается и неадекватно передаёт нагрузку. Поэтому экспериментальные программы подбирают оптимальные рецепты (обычно 10–15% геля по массе). При этом подтверждён факт: правильно приготовленные гелевые модели восстанавливают характеристики настоящего удара, а использование геля позволяет получить воспроизводимые и сравнимые данные, что обеспечивает надёжность сертификации.
| Масса снаряда (кг) | Плотность геля (г/см³) | Степень повреждения лопатки (%) |
|---|
| 1.0 | 0.8 | 45% |
| 1.0 | 1.0 | 60% |
| 1.5 | 0.8 | 65% |
| 1.5 | 1.0 | 80% |
Каждая линия показывает, как увеличивается ущерб при возрастании плотности при фиксированной массе.
Самое сильное повреждение возникает при массе 1,5 кг и плотности 1,0 г/см³.
Надёжность ваших испытаний начинается с правильного материала!
Мы предлагаем имитационные снаряды и материалы для испытаний авиационных конструкций на удар птицы:
Точная плотность (0,85 г/см³ и другие значения по запросу) — для достоверного моделирования.
Соответствие международным стандартам FAA, EASA, ASTM.
Гарантия качества и стабильных характеристик.
Не рискуйте безопасностью и результатами испытаний — выбирайте проверенного поставщика!
Свяжитесь с нами сегодня и получите персональное предложение с выгодными условиями.
Телефон: +7 (495) 532-7919
Email: info@gelatexa.com
Закажите материалы прямо сейчас — и будьте уверены в результате!